CN115126476A - 一种近钻头工程参数测量工具及使用方法 - Google Patents

一种近钻头工程参数测量工具及使用方法 Download PDF

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李伟成
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李雷
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Abstract

本发明提供了一种近钻头工程参数测量工具及使用方法,其中测量工具包括本体、供电单元、应变测量单元和电缆线,其中:本体包括第一内壁面和第一外壁面,第一内壁面的下端设有母扣端,第一外壁面的上端设有公扣端;第一内壁面和第一外壁面之间设有应变仓和电路仓,电路仓中设有中控电路;供电单元可向应变仓和电路仓供电;应变测量单元设于应变仓内,用电缆线与电路仓连接,应变测量单元包括应变测量组件,应变测量组件包括应变测量体、钻压应变片和扭矩应变片,应变测量体与测量短节本体连接并设有钻压应变片和扭矩应变片。本发明可简化钻压扭矩贴片和现场维护流程,降低因传感器不归零带来的数据测量误差,拓展工程参数测量工具适应范围。

Description

一种近钻头工程参数测量工具及使用方法
技术领域
本发明涉及油气钻井井下工具技术领域,具体来讲,涉及一种近钻头工程参数测量工具及使用方法。
背景技术
在钻井作业中,为了保证钻井作业的安全快速进行,需要工程技术人员准确的了解钻井过程的各项工程参数。目前现场常用的钻井工程参数包括地面录井数据获取和井下随钻工程参数测量工具数据监测两种方式,地面录井数据可以测量钻压、扭矩、转速、溢漏量、密度等参数,无法获取井下的真实钻压、扭矩、温度、压力、振动、井径、井斜等工程数据,难以做到对井下复杂情况的先兆及时发现和正确处理。井下随钻工程参数测量工具通过工程参数测量短节进行井下参数测量,利用MWD将测量数据实时传输至地面,与地面录井数据相结合,能够快速、准确判断井下的复杂工况。如公开号为“CN111852443A”的中国专利文件“近钻头测量下短节以及近钻头测量装置”公开了一种测量短节结构,该装置安装与螺杆和钻头之间,通过传感器将测量的井斜和伽马数据,利用无线发射方式将信号传输给MWD,实现井下定向参数的近钻头测量和传输,但无法进行钻压,扭矩、压力等参数测量。授权公告号为“CN102562035B”的中国专利文件“井下工程参数随钻测量装置”公开了另一种测量装置结构,该装置将应变片粘贴在测量短节的本体上,在进行应变片粘贴维护时存在不便,内外环空压力测量采用两个传感器分别测量,存在压力传感器无法同时归零问题,导致内外压差测量存在较大误差。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如,本发明的目的之一在于提供一种近钻头工程参数测量工具及使用方法,对常规的钻压、扭矩测量方式进行改进,简化钻压扭矩贴片和现场维护流程,将常规压力和转速的绝对值测量变为相对值测量,降低因传感器不归零带来的数据测量误差,将常规近钻头定向参数和工程参数一体测量,拓展工程参数测量工具适应范围。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种近钻头工程参数测量工具,包括测量短节本体、供电单元、扶正环、应变测量单元和电缆线,其中:所述测量短节本体包括第一内壁面和第一外壁面,第一内壁面的下端形成有母扣端,第一外壁面的上端形成有公扣端;所述第一内壁面和所述第一外壁面之间设置有应变仓和电路仓,电路仓中设有中控电路;所述供电单元被配置为能够向应变仓和电路仓提供电源;所述扶正环具有第二内壁面、第二外壁面、以及供钻井液流通的流道孔,所述供电单元套设在第二内壁面中,并通过第二外壁面与测量短节本体的所述公扣端固定连接;所述应变测量单元设于应变仓内,通过电缆线与电路仓连接,所述应变测量单元包括应变测量组件,应变测量组件包括应变测量体、钻压应变片和扭矩应变片,其中,应变测量体的一侧与测量短节本体连接,另一侧间隔设置有钻压应变片和扭矩应变片。
可选择地,所述近钻头工程参数测量工具还可包括设置在测量短节本体中部的压差传感器和外压传感器,其中,外压传感器被配置为能够测量所述第一外壁面与井筒之间形成的第一环形空间的外环空压力;压差传感器的一端与所述第一环形空间相连通,另一端与所述第一内壁面与所述供电单元之间形成的第二环形空间相连通,被配置为能够测量所述第一环形空间的外环空压力和所述第二环形空间的内环空压力之间的内外压力差。
可选择地,所述近钻头工程参数测量工具还可包括设置在测量短节本体中部的井斜传感器和转速传感器、设置在电路仓中的振动传感器、以及设置在测量短节本体上部的井径传感器,各传感器均通过电缆线与所述电路仓连接。
可选择地,所述供电单元可包括电池和抗压筒,抗压筒套装在电池上。
可选择地,所述供电单元还可包括尾帽,所述抗压筒的上端与尾帽可拆卸连接。
可选择地,所述近钻头工程参数测量工具还可包括转接头、盖板和锁紧件,其中,转接头的上端与所述供电单元可拆卸连接;盖板设置在转接头的下端,并与所述母扣端可拆卸连接,以使转接头在轴向上实现固定;锁紧件设置在转接头的侧面,并与所述母扣端固定连接,以使转接头在径向和周向上实现固定。
可选择地,所述转接头上开可设有与所述流道孔相连通的泥浆通道孔,所述转接头内部开设有沿轴向和径向分布的电缆线孔。
可选择地,所述盖板的下端可固定连接有堵头。
可选择地,所述转接头的两端可设置有转接头密封圈,以防止钻井液进入电缆线孔和抗压筒。
可选择地,所述测量短节本体上还可开设有通讯口,通讯口中安装有供电开关,供电开关通过电缆线与供电单元和应变仓连接。
可选择地,所述应变测量单元还可包括应变仓密封组件,应变仓密封组件包括应变仓盖板、应变仓盖板固定件和应变仓密封圈,应变仓盖板通过应变仓盖板固定件固定连接在所述测量短节本体上,应变仓密封圈设置在应变仓盖板和所述测量短节本体之间。
一种基于如上所述的近钻头工程参数测量工具的使用方法,包括:可将测量短节本体的公扣端朝上,安装在钻头和螺杆之间,近钻头工程参数测量工具上的无线通信装置与螺杆上部的无线通信装置进行通讯,以实现与MWD的跨螺杆传输;或者,可将测量短节本体的母扣端朝上,与钻头连接,且不连接螺杆,近钻头工程参数测量工具直接与MWD进行有线通讯。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项:
1、该发明在应变仓中进行钻压扭矩测量时,将应变片粘贴到应变测量体上,应变测量体与测量短节本体紧密相连,能够将测量短节本体上的应力应变传递到应变测量体上,同时应变测量体为平面结构,钻压和扭矩应变片的粘贴更加容易,在实际受力时整个结构呈线性变化,进行短节标定时更加简单,测量结果更加准确,应变测量体的更换较在测量短节本体上的方式更加方便,便于快速维护。
2、该发明在内外环空压力的测量上采用外环空压力传感器直接测量和压差传感器配合方式,内环空压力通过两个传感器测量数值进行换算,工程上更加关注的是外环空压力的变化和内外压差的变化,这样测量更加直接,避免因压力传感器未归零导致的测量误差。
3、该发明在转速测量时通过测量螺杆外壳与测量短节相对转速的方法测量钻头的转速,通过相对转速直接测量更加容易判断螺杆和钻头的井下工况。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述,本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚,其中:
图1示出了本发明示例性实施例的近钻头工程参数测量工具的剖视图。
图2示出了图1中A-A的截面图。
图3示出了图1中Ⅰ处的放大图。
附图标记说明:
100-测量短节本体,110-应变仓,120-电路仓,130-通讯口,140-中心孔;
200-供电单元,210-电池,220-抗压筒;
300-应变测量单元,310-应变测量组件,311-应变测量体,312-钻压测量应变片,313-扭矩测量应变片,320-应变仓密封组件,321-应变仓盖板,322-应变仓密封圈;
400-中控电路;
500-供电开关,600-压差传感器,700-外压传感器,800-井斜传感器,900-转速传感器,1000-振动传感器,1100-井径传感器;
1200-转接头,1210-过液孔,1220-轴向线孔,1230-径向线孔;
1300-转接头密封圈;
1400-扶正环,1410-流道孔;
1500-盖板,1600-锁紧件,1700-堵头,1800-电路仓盖板,1900-尾帽。
具体实施方式
在下文中,将结合示例性实施例来详细说明本发明的近钻头工程参数测量工具及使用方法。
需要说明的是,“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是为了方便描述和便于区分,而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系,而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。对于本领域普通技术人员而言,本文中的部分术语“压力”相当于压强。
本发明一方面提供了一种近钻头工程参数测量工具。
图1示出了本发明示例性实施例的近钻头工程参数测量工具的剖视图,图2示出了图1中A-A的截面图。
如图1和图2中所示,本发明示例性实施例的近钻头工程参数测量工具包括:测量短节本体100、供电单元200、应变测量单元300、中控电路400、供电开关500、压差传感器600、外压传感器700、井斜传感器800、转速传感器900、振动传感器1000、井径传感器1100、转接头1200、转接头密封圈1300、扶正环1400、盖板1500、锁紧件1600、堵头1700、电路仓盖板1800。
其中,测量短节本体100的外形类似钻杆状结构,中间开设有中心孔140,由此测量短节本体100具有第一外壁面和第一内壁面,供电单元200设置在中心孔140内,测量短节本体100的第一外壁面和第一内壁面之间开设有应变仓110、电路仓120、通讯口130,应变仓110内安装有应变测量单元300,在本实施例中,应变仓110和应变测量单元300的数量分别为2个,沿测量短节本体100的径向相对设置,但本发明不限于此,应变仓110和应变测量单元300的数量也可为1、3或更多,设置位置也可在测量短节本体100上的其他任意位置。电路仓120内安装有中控电路400和振动传感器1000,振动传感器1000可用于测量近钻头处的轴向振动和横向振动幅值参数。
电路仓120的开口处安装有电路仓盖板1800,将电路仓120密封,使电路仓120内部的中控电路400和振动传感器1000免受测量短节本体100外流体的冲刷损坏。通讯口130中安装有供电开关500,供电单元200、供电开关500、应变测量单元300、中控电路400之间通过电缆线连接,中心孔140贯通测量短节本体100的上下两端,测量短节本体100内安装有压差传感器600,压差传感器600的两端分别连接测量短节本体100的第一外壁面和第一内壁面,也就是说,压差传感器600的一端与第一外壁面、井筒之间形成的第一环形空间连通,压差传感器600的另一端与第一内壁面、供电单元200之间形成的第二环形空间连通,压差传感器600可以测量第一环形空间和第二环形空间之间的压力差。
测量短节本体100的第一外壁面和第一内壁面之间安装有外压传感器700,外压传感器700的一端连接至测量短节本体100的第一外壁面,也就是说,外压传感器700的一端与第一外壁面、井筒之间形成的第一环形空间连通,外压传感器700可以测量第一环形空间中的压力。在本实施例中,外压传感器700安装在压差传感器600的上方并沿测量短节本体100的轴线方向与压差传感器600间隔一段距离,但本发明不限于此,外压传感器700可以安装在测量短节本体100的其他任意位置,只要使外压传感器700的一端与第一环形空间连通即可。
如图2中所示,A-A截面处设置的传感器除图1中的压差传感器600和振动传感器1000外,还设有井斜传感器800和转速传感器900,井斜传感器800可用于测量近钻头处的井斜参数,可提高井眼轨迹控制能力,转速传感器900可测量近钻头工程参数测量工具在螺杆的带动下产生的转速,也即为钻头转速。在复合钻进过程中,转速传感器900测量的转速为螺杆和螺杆上方的钻柱叠加的转速,在定向钻井过程中,转速传感器900测量的转速为螺杆的转速,因此,本发明的近钻头工程参数测量工具在两种方式的钻进过程中可分别对叠加转速和螺杆转速进行测量。
在本实施例中,井斜传感器800和转速传感器900的安装位置与图1中的压差传感器600和振动传感器1000在测量短节本体100中的同一截面上,但本发明不限于此,井斜传感器800和转速传感器900也可安装在测量短节本体100中的任意其他位置。
如图1中所示,测量短节本体100上还设有井径传感器1100,在本实施例中,井径传感器1100的数量有4个,沿周向均布在测量短节本体100中,井径传感器1100的一端可与测量短节本体100的第一外壁面连接,也就是说,井径传感器1100的一端可与上文中所述的第一环形空间连通,但本发明不限于此,井径传感器1100的数量也可为2、3、5或更多。井径传感器1100能够向井壁发射超声波信号,并接收从井壁反射的超声波信号,从而测量井下的井径参数。
测量短节本体100的第一内壁面的下端(即中心孔140的下端)开设有第一台阶,转接头1200穿设在中心孔140内,转接头1200的上端与第一台阶顶接,在本实施例中,盖板1500通过螺纹连接穿设在中心孔140内并顶接在转接头1200的下端,与第一台阶共同作用实现了转接头1200的轴向固定,但本发明不限于此,盖板1500也可通过过盈配合等其他可拆卸连接方式与测量短节本体100连接。
在本实施例中,转接头1200的外壁上开设有4条密封圈槽,每条密封圈槽中都安装有转接头密封圈1300,但本发明不限于此,密封圈槽和转接头密封圈1300的数量也可为除4之外的任意其他数量。转接头1200的外壁与测量短节本体100的内壁紧密贴合,从而将转接头密封圈1300压缩在密封圈槽与测量短节本体100的内壁之间,从而实现了转接头1200与测量短节本体100之间的密封,也可避免钻井液进入转接头1200内部损坏电缆线、供电单元200和供电开关500。
在本实施例中,测量短节本体100的第一内壁面的上端(即中心孔140的上端)开设有第二台阶,扶正环1400穿设在中心孔140内,扶正环1400的下端与第二台阶顶接,但本发明不限于此,扶正环1400也可通过螺纹配合与测量短节本体100可拆卸连接。扶正环1400的中心开设有通孔,由此扶正环1400具有第二内壁面和第二外壁面,第二外壁面与测量短节本体100的第一内壁面贴合,扶正环1400上开设有若干个上下贯通的流道孔1410,流体可通过流道孔1410进入中心孔140内,在本实施例中,流道孔1410的数量为2个,但本发明不限于此,流道孔1410的数量也可为除2以外的其他数量。抗压筒220穿设在扶正环1400的通孔中,抗压筒220的外壁与第二内壁面贴合,抗压筒220的下端与转接头1200的上端顶接,供电单元200包括电池210和抗压筒220,电池210安装在抗压筒220内,尾帽1900安装在抗压筒220的上端可将供电单元200密封在抗压筒220中,在本实施例中,供电单元200包括电池210,但本发明不限于此,供电单元200也包含除电池210之外的其他类型的储电装置。
转接头1200的中心开设有上下贯通的过液孔1210和轴向线孔1220,盖板1500上也在与过液孔1210和轴向线孔1220对应的位置开设上下贯通的孔,过液孔1210的上端可与中心孔140连通,下端可与盖板1500的下方连通,流体可沿中心孔140进入过液孔1210后排出测量短节本体100之外。轴向线孔1220的上端可与抗压筒220内的供电单元200的下端连接,轴向线孔1220的下端可与盖板1500的下方连通。转接头1200中还开设有径向线孔1230,径向线孔1230的一端与轴向线孔1220的侧壁连通,径向线孔1230的另一端与通讯口130连通。轴向线孔1220和径向线孔1230中可安装电缆线将供电单元200与供电开关500连接,电缆线也可沿轴向线孔1220将供电单元200与近钻头工程参数测量工具下方的装置连接。
在本实施例中,盖板1500的下端安装有堵头1700,堵头1700通过螺纹配合与盖板1500连接,但本发明不限于此,堵头1700也可通过螺栓、销轴等其他可拆卸连接方式与盖板1500连接。
测量短节本体100中还设有锁紧件1600,锁紧件1600的一端可与转接头1200的外壁顶接,通过拧紧锁紧件1600可实现转接头1200在中心孔140中的径向及周向固定,避免在井下作业的剧烈振动中使转接头1200在中心孔140中发生周向旋转导致径向线孔1230中的电缆线断裂,或者转接头1200上的过液孔1210发生错位导致冲蚀的问题。
图3示出了图1中Ⅰ处的放大图。
如图1和图3中所示,应变仓110中安装有应变测量单元300,应变测量单元300包括应变测量组件310和应变仓密封组件320,应变测量组件310包括应变测量体311、钻压测量应变片312、扭矩测量应变片313,在本实施例中,应变测量体311安装在应变仓110的底面并通过螺栓与测量短节本体100可拆卸地连接,但本发明不限于此,应变测量体311也可通过螺钉、铆接、焊接等其他方式与测量短节本体100固定连接。在本实施例中,应变测量体311的材料与测量短节本体100的材料不同,应变测量体311的材料在受力时产生的形变大于测量短节本体100的受力形变,这样可以使粘贴在应变测量体311上的应变片的电阻变化和能够检测的电压信号增大,提高了有用信号与噪声信号的比值,井下电路更容易检测到,但本发明不限于此,应变测量体311的材料也可与测量短节本体100相同,在这种情况下,应变测量体311在受力时产生的形变较小,应变片产生的电阻变化也很小,此时就需要采用电路放大来获取信号。
钻压测量应变片312和扭矩测量应变片313分别安装在应变测量体311与测量短节本体100贴合面的对侧面上,钻压测量应变片312和扭矩测量应变片313沿测量短节本体100的轴线方向间隔一段距离,在本实施例中,钻压测量应变片312和扭矩测量应变片313均粘接在应变测量体311上,但本发明不限于此,钻压测量应变片312、扭矩测量应变片313与应变测量体311还可通过螺钉等其他可拆卸连接方式连接。
应变仓密封组件320包括应变仓盖板321和应变仓密封圈322,应变仓密封圈322安装在应变仓110的外侧的密封槽中,在本实施例中,应变仓盖板321安装在应变仓110的开口处并通过螺钉与测量短节本体100可拆卸地连接,但本发明不限于此,应变仓盖板321也可通过螺栓、活页等其他连接方式与测量短节本体100可拆卸连接。应变仓盖板321和应变仓密封圈322配合设置实现应变仓110的密封,从而保护应变仓110内部的应变测量组件310不被测量短节本体100之外的流体冲刷侵蚀。
本发明另一方面提供了上述近钻头工程参数测量工具的使用方法。
在本发明示例性实施例的近钻头工程参数测量工具的使用方法中包含两种使用方式,第一种方式可将测量短节本体100的公扣端朝上(即图1中所示的方向),安装在钻头和螺杆之间,近钻头工程参数测量工具上的无线通信装置(图中未示出)与螺杆上部的无线通信装置进行通讯,实现与MWD的跨螺杆传输。
第二种方式可将测量短节本体100的母扣端朝上(即将图1旋转180度后的方向),此时不连接螺杆,取下堵头1700,近钻头工程参数测量工具可通过安装在轴向线孔1220和径向线孔1230中的电缆线与上方MWD连接进行有线通讯。
如图1、图2和图3中所示,供电单元200可通过电缆线(图中未示出)为整个装置供电,供电单元200的下端与转接头1200的内部的电缆线连接,一方面可通过轴向线孔1220和盖板1500与MWD进行通讯,另一方面可通过转接头1200中的径向线孔1230与通讯口130中的供电开关500连接,供电开关500通过电缆线与中控电路400连接,实现供电单元200为中控电路400的供电。压差传感器600、外压传感器700、井斜传感器800、转速传感器900、振动传感器1000、井径传感器1100均可通过电缆线与中控电路400连接,中控电路400可为上述各个传感器供电,同时也可接收上述各个传感器采集的数据信号,并对采集的数据进行处理后存储。
测量短节本体100上产生的应力和应变可以传递到应变测量体311上,粘贴在应变测量体311上的钻压测量应变片312和扭矩测量应变片313就可以测量应变测量体311上(即测量短节本体100上)的应力和应变参数,测量的应力和应变参数信号也可通过电缆线传递到中控电路400处进行处理和存储,中控电路400收集到来自上述各个传感器的信号后,再根据无线传输协议通过无线传输模块或有线方式将数据传输给MWD,实现近钻头处工程参数的测量和传输。
综上所述,本发明示例性实施例的近钻头工程参数测量工具通过设置应变测量体并在应变测量体上粘贴测量应变片的方式使参数测量更加简单,应变片和测量体的更换维护也更方便,同时应变测量体为平面结构,在实际受力时整个结构呈线性变化,进行短节标定时更加简单,测量结果更加准确,另外在内外环空压力的测量上采用外压传感器直接测量和压差传感器配合方式,内环空压力通过两个传感器测量数值进行换算,测量更加直接,避免因压力传感器未归零导致的测量误差。
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明,但是本领域普通技术人员应该清楚,在不脱离权利要求的精神和范围的情况下,可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (12)

1.一种近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述近钻头工程参数测量工具包括测量短节本体、供电单元、扶正环、应变测量单元和电缆线,其中:
所述测量短节本体包括第一内壁面和第一外壁面,第一内壁面的下端形成有母扣端,第一外壁面的上端形成有公扣端;
所述第一内壁面和所述第一外壁面之间设置有应变仓和电路仓,电路仓中设有中控电路;
所述供电单元被配置为能够向应变仓和电路仓提供电源;
所述扶正环具有第二内壁面、第二外壁面、以及供钻井液流通的流道孔,所述供电单元套设在第二内壁面中,并通过第二外壁面与测量短节本体的所述公扣端固定连接;
所述应变测量单元设于应变仓内,通过电缆线与电路仓连接,所述应变测量单元包括应变测量组件,应变测量组件包括应变测量体、钻压应变片和扭矩应变片,其中,应变测量体的一侧与测量短节本体连接,另一侧间隔设置有钻压应变片和扭矩应变片。
2.根据权利要求1所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述近钻头工程参数测量工具还包括设置在测量短节本体中部的压差传感器和外压传感器,其中,
外压传感器被配置为能够测量所述第一外壁面与井筒之间形成的第一环形空间的外环空压力;
压差传感器的一端与所述第一环形空间相连通,另一端与所述第一内壁面与所述供电单元之间形成的第二环形空间相连通,被配置为能够测量所述第一环形空间的外环空压力和所述第二环形空间的内环空压力之间的内外压力差。
3.根据权利要求1或2所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述近钻头工程参数测量工具还包括设置在测量短节本体中部的井斜传感器和转速传感器、设置在电路仓中的振动传感器、以及设置在测量短节本体上部的井径传感器,各传感器均通过电缆线与所述电路仓连接。
4.根据权利要求1所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述供电单元包括电池和抗压筒,抗压筒套装在电池上。
5.根据权利要求4所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述供电单元还包括尾帽,所述抗压筒的上端与尾帽可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述近钻头工程参数测量工具还包括转接头、盖板和锁紧件,其中,
转接头的上端与所述供电单元可拆卸连接;
盖板设置在转接头的下端,并与所述母扣端可拆卸连接,以使转接头在轴向上实现固定;
锁紧件设置在转接头的侧面,并与所述母扣端固定连接,以使转接头在径向和周向上实现固定。
7.根据权利要求6所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述转接头上开设有与所述流道孔相连通的泥浆通道孔,所述转接头内部开设有沿轴向和径向分布的电缆线孔。
8.根据权利要求6所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述盖板的下端固定连接有堵头。
9.根据权利要求6所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述转接头的两端设置有转接头密封圈,以防止钻井液进入电缆线孔和抗压筒。
10.根据权利要求1所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述测量短节本体上还开设有通讯口,通讯口中安装有供电开关,供电开关通过电缆线与供电单元和应变仓连接。
11.根据权利要求1所述的近钻头工程参数测量工具,其特征在于,所述应变测量单元还包括应变仓密封组件,应变仓密封组件包括应变仓盖板、应变仓盖板固定件和应变仓密封圈,应变仓盖板通过应变仓盖板固定件固定连接在所述测量短节本体上,应变仓密封圈设置在应变仓盖板和所述测量短节本体之间。
12.一种如权利要求1~11中任意一项所述的近钻头工程参数测量工具的使用方法,其特征在于,所述使用方法包括:
将测量短节本体的公扣端朝上,安装在钻头和螺杆之间,近钻头工程参数测量工具上的无线通信装置与螺杆上部的无线通信装置进行通讯,以实现与MWD的跨螺杆传输;或者,
将测量短节本体的母扣端朝上,与钻头连接,且不连接螺杆,近钻头工程参数测量工具直接与MWD进行有线通讯。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115680606A (zh) * 2022-10-31 2023-02-03 中国石油天然气集团有限公司 一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统及测量方法
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